JPH02145401A - Reformer - Google Patents

Reformer

Info

Publication number
JPH02145401A
JPH02145401A JP29950188A JP29950188A JPH02145401A JP H02145401 A JPH02145401 A JP H02145401A JP 29950188 A JP29950188 A JP 29950188A JP 29950188 A JP29950188 A JP 29950188A JP H02145401 A JPH02145401 A JP H02145401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction tube
burner
reformer
gas
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29950188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Yamagishi
一夫 山岸
Ichiro Nakamachi
一郎 仲町
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP29950188A priority Critical patent/JPH02145401A/en
Publication of JPH02145401A publication Critical patent/JPH02145401A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/062Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace

Abstract

PURPOSE:To enable to produce H2 and Co from a hydrocarbon readily and in a high heat efficiency by forming a heat flow rotating along the inside of a reaction tube with combustion gases blown off from burners disposed toward the tangential lines of a circumference. CONSTITUTION:A doubly cylindrical reaction tube 3b filled with a reforming catalyst 5 is disposed in a reformer. Plural fuel-jetting nozzles 8a-8d are disposed circumferentially at equal intervals at positions near the axially lower (or upper) end of the reaction tube 3b and inside the reaction tube 3b and further burners 7a-7d whose nozzles are directed toward the respective tangential lines of the circumference are disposed. Gases to be reformed are supplied into the reaction tube 3b from the end side thereof on which the burners are disposed. A heated gas flow rotated along the inside of the reaction tube 3b is formed with a combustion gas jetted from the nozzles on the combustion of a fuel. Thereby, a space is formed at the central position of the reformer and can be utilized for the pre-heating, etc., of the gases used for the reformation. Since the combustion gas gives a large amount of heat to the inlet portion of the reaction tube 3b for the mixed gases to be reformed, the reformation of the gases to be reformed can be realized in a high efficiency of heat.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は炭化水素を原料として水素および一酸化炭素を
製造する改質器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a reformer that produces hydrogen and carbon monoxide using hydrocarbons as raw materials.

(従来技術) 炭化水素を原料として水素および一酸化炭素を製造する
改質器が知られており、たとえば燃料電池の主要な構成
要素として用いられたり、あるいは浸炭用の雰囲気ガス
の製造装置として用いられている。
(Prior art) A reformer that produces hydrogen and carbon monoxide from hydrocarbons is known, and is used, for example, as a main component of a fuel cell or as a device for producing atmospheric gas for carburizing. It is being

燃料電池を例にとって説明すると、燃料電池は、原料ガ
スの有する化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換
する発電効率の高い発電装置として近年実用化に向けて
開発が積極的に進められている。特に、需要地点近傍に
配置されて電気と同時に発生する熱も利用するコジュネ
レーションタイプのオンサイト用燃料電池は、燃料電池
の有効な利用法として注目され、開発が行なわれている
Taking fuel cells as an example, fuel cells have been actively developed in recent years with the aim of putting them into practical use as power generating devices with high power generation efficiency that directly convert the chemical energy of raw material gas into electrical energy. In particular, cogeneration type on-site fuel cells, which are placed near demand points and utilize heat generated at the same time as electricity, are attracting attention as an effective use of fuel cells and are being developed.

オンサイト用燃料電池は小型化および高効率化が要求さ
れ、特に燃料電池の主要なコンポーネントの一つである
改質器についてもこれまで小型化のための提案、開発が
多く行われてきている。改質器は、都市ガスなどの原料
ガスを高温状態で改質させることにより電池本体で必要
とする水素リッチな改質ガスを製造するものであり、こ
の改質反応は吸熱反応であり、いかに効率良く熱を反応
管内部の原料ガスと水蒸気との混合気体が流れる改質触
媒層に伝えるかが、改質器を小型化および高効率化する
最大ポイントとなる。
On-site fuel cells are required to be smaller and more efficient, and many proposals and developments have been made to make the reformer, which is one of the main components of a fuel cell, smaller. . A reformer produces hydrogen-rich reformed gas needed by the battery by reforming raw material gas such as city gas at high temperatures.This reforming reaction is an endothermic reaction, and how The key to making the reformer smaller and more efficient is how efficiently heat is transferred to the reforming catalyst layer inside the reaction tube, where the mixture of raw material gas and steam flows.

従来提案されている改質器の一例として特公昭62−1
1608号には、中心にバーナを有し。
As an example of a reformer that has been proposed in the past,
No. 1608 has a burner in the center.

その周辺に円環状の第1および第2の改質触媒層を同心
円状に配置した改質器が開示されており、外側の第2の
改質触媒層で原料ガスを燃焼ガスおよび原料ガス自身に
より予備改質した後、内側の第1の改質触媒層で燃焼ガ
スにより加熱して改質ガスを得ている。
A reformer is disclosed in which annular first and second reforming catalyst layers are arranged concentrically around the reformer, and the outer second reforming catalyst layer converts the raw material gas into combustion gas and the raw material gas itself. After preliminary reforming, the reformed gas is heated by combustion gas in the inner first reforming catalyst layer to obtain reformed gas.

この改質器に代表されるように、従来の改質器のほとん
どすべては熱の有効利用という観点からバーナが改質器
の中央に配置されているので改質器中央のスペースがバ
ーナにより占領されてしまい、バーナでの燃焼に用いる
空気や、原料ガスと混合して改質に用いられる水蒸気を
予熱しようとするとバーナの周囲に配置された改質触媒
充填反応管のさらに外側で行うしかなく、改質器全体が
大きくなってしまうという問題がある。
As typified by this reformer, in almost all conventional reformers, the burner is placed in the center of the reformer from the perspective of effective heat utilization, so the space in the center of the reformer is occupied by the burner. If you try to preheat the air used for combustion in the burner or the steam used for reforming by mixing with the raw material gas, you have no choice but to preheat it further outside the reforming catalyst-filled reaction tube placed around the burner. , there is a problem that the entire reformer becomes large.

また、バーナを中央に配置する型式の改質器では、バー
ナからの燃焼ガスがバーナの軸方向に流れることになる
ため最も吸熱を必要とする反応管入口部での熱伝達が充
分でなく、吸熱反応である改質反応上からは物足りない
という面がある。
In addition, in a type of reformer where the burner is placed in the center, the combustion gas from the burner flows in the axial direction of the burner, so heat transfer is insufficient at the inlet of the reaction tube where heat absorption is most required. There is an aspect of the reforming reaction, which is an endothermic reaction, that is unsatisfactory.

さらに、燃料電池に用いられる改質器について考えてみ
ると、燃料電池の運転に当っては始動時には天然ガス(
メタンを主成分とする)などの原料ガスを燃焼し、ある
時間経過後は燃焼電池から排出される残余の水素を燃焼
するのが普通であるが、このように1つのバーナで天然
ガスと水素という2つの異なる燃料を燃焼させるとなる
と。
Furthermore, when considering the reformer used in fuel cells, when starting up a fuel cell, it is necessary to use natural gas (
It is common practice to combust raw material gas such as methane (which has methane as its main component), and then, after a certain period of time, to combust the remaining hydrogen discharged from the combustion battery. When it comes to burning two different fuels.

バーナ中央のノズルを2重構造にする必要がある。とこ
ろが、バーナな中央に配置した型式の改質器ではバーナ
中央のノズル構造が複雑になるという問題がある。
The nozzle in the center of the burner needs to have a double structure. However, a reformer of the type in which the burner is located in the center has a problem in that the nozzle structure in the center of the burner becomes complicated.

(発明の目的および構成) 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、改質器
中央のスペースをできるだけ空け、反応管入口部での熱
伝達を大きくし且つ異なる燃料を燃焼させるノズル構造
を比較的簡潔にした改質器を提供することを目的とし、
この目的を達成するために、改質触媒を充填した円環状
の反応管を改質器内部に配置し、前記反応管の内側で且
つ反応管の軸方向上端または下端近くに、複数の燃料噴
出用ノズルが円周上等間隔に配置され且つ各ノズルが円
周の接線方向に向けられたバーナを配置し、前記反応管
には前記バーナを配置した端部の側から改質すべきガス
を供給し、バーナの燃焼時にノズルから噴出される燃焼
ガスにより前記反応管の内側に沿って旋回する熱流が形
成されるように構成したものである。
(Objects and Structure of the Invention) The present invention has been made in view of the above points, and has a nozzle structure that allows as much space as possible in the center of the reformer, increases heat transfer at the inlet of the reaction tube, and burns different fuels. The purpose is to provide a relatively simple reformer,
To achieve this objective, an annular reaction tube filled with a reforming catalyst is arranged inside the reformer, and a plurality of fuel injections are arranged inside the reaction tube and near the axially upper or lower end of the reaction tube. A burner is arranged in which nozzles are arranged at equal intervals on the circumference and each nozzle is oriented in the tangential direction of the circumference, and the gas to be reformed is supplied to the reaction tube from the end side where the burner is arranged. However, the combustion gas ejected from the nozzle during combustion in the burner forms a heat flow that swirls along the inside of the reaction tube.

(実施例) 以下本発明を図面に基づいて説明する。(Example) The present invention will be explained below based on the drawings.

第1図は本発明による改質器の一実施例として燃料電池
用として開発された改質器の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a reformer developed for use in fuel cells as an embodiment of the reformer according to the present invention.

改質器は、金属枠内に断熱材を詰めて成る断熱容器lの
内側に、2重の円環状管3a、3bが配置され、中心部
下部には旋回する熱流を形成するバーナ4(内部が見え
るように一部切欠いて示しである)が配置されて構成さ
れている。
The reformer has double annular tubes 3a and 3b arranged inside a heat insulating container l made of a metal frame filled with heat insulating material, and a burner 4 (internal (shown with a portion cut away to make it visible).

断熱容器l内に配置された2重の円環状管3a、3bの
うち、外側の円環状管3aは容器lの上方から供給され
る改質すべき天然ガスのような原料ガスと水蒸気との混
合ガスを予熱する予熱管であり、内側の円環状管3bに
は改質触媒5が充填されていて、予熱管3aで予熱され
た混合ガスをここて改質触媒5に°より改質する反応管
である。これらの予熱管3aおよび反応管3bは断熱容
器lの土壁1aを貫通して上方に伸びている。
Of the double annular pipes 3a and 3b arranged in the heat insulating container l, the outer annular pipe 3a mixes the raw material gas such as natural gas to be reformed and water vapor supplied from above the container l. This is a preheating tube for preheating gas, and the inner annular tube 3b is filled with a reforming catalyst 5, and the mixed gas preheated in the preheating tube 3a is subjected to a reaction of being reformed by the reforming catalyst 5. It's a tube. These preheating tube 3a and reaction tube 3b penetrate the earthen wall 1a of the heat insulating container l and extend upward.

予熱管3aと反応管3bとの間には、円筒状の隔壁6が
後述する円筒13の水平つば13aに取り付けられ下端
を一部残して設けられている。
A cylindrical partition wall 6 is attached to a horizontal flange 13a of a cylinder 13, which will be described later, and is provided between the preheating tube 3a and the reaction tube 3b, with a portion of the lower end remaining.

次に、バーナ4は第2図および第3図に示すようにフラ
ンジ4aの付いた円筒形のバウシング4bの周面な等間
隔に4箇所切欠いて形成した切欠き部A、B、C,Dに
それぞれ起動用燃焼ガス噴出用のノズル7a、7b、7
c、7dが接線方向に向けて配置され、これらのノズル
7a。
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, the burner 4 is cut out at four locations A, B, C, and D at equal intervals on the circumferential surface of a cylindrical bousing 4b with a flange 4a. There are nozzles 7a, 7b, 7 for spouting combustion gas for startup, respectively.
c, 7d are arranged tangentially, and these nozzles 7a.

7b、7c、7dの中間位置に4個の運転用燃焼ガス噴
出用のノズル8a、8b、8c、8dが半径方向に向け
て配置されている。起動用燃焼ガス噴出用ノズル7a、
7b、7c、7dの周囲には空気噴出用開口9a、9b
、9c、9dが同心的に形成されている。起動用燃焼ガ
ス噴出用ノズル7a、7b、7c、7dにはそれぞれ導
管10a、10b、10c、10dが接続され、運転用
燃焼ガス噴出用ノズル8a、8b、8c。
Four nozzles 8a, 8b, 8c, and 8d for ejecting combustion gas for operation are arranged in the radial direction at intermediate positions between the nozzles 7b, 7c, and 7d. startup combustion gas jetting nozzle 7a;
Air blowout openings 9a, 9b are provided around 7b, 7c, and 7d.
, 9c, and 9d are formed concentrically. Conduit pipes 10a, 10b, 10c, and 10d are connected to the startup combustion gas jetting nozzles 7a, 7b, 7c, and 7d, respectively, and the driving combustion gas jetting nozzles 8a, 8b, and 8c.

8dにはそれぞれ導管11a、llb、llc。8d have conduits 11a, llb, and llc, respectively.

lidが接続されている。lid is connected.

バーナ4の上方には、バーナ4に燃料および燃焼用空気
を導く三重構造の導管12が断熱容器lの上壁1aを貫
通して伸びており、三重構造の導管lOは、最も外側の
管12a、中間の管12b、最も内側の管12cから成
る。最も内側の管12cには天然ガスのような起動用燃
料ガスが供給され、このガスは導管10a、10b。
Above the burner 4, a triple-structured conduit 12 for guiding fuel and combustion air to the burner 4 extends through the upper wall 1a of the heat-insulating container l, and a triple-structured conduit 10 is connected to the outermost pipe 12a. , an intermediate tube 12b, and an innermost tube 12c. The innermost tube 12c is supplied with a starting fuel gas, such as natural gas, which is supplied to the conduits 10a, 10b.

10c、lOdを介してノズル7a、7b。10c, lOd via nozzles 7a, 7b.

7c、7dにそれぞれ供給され、これらのノズルからバ
ーナの接続方向に噴出される。最も内側の導管12cと
中間の管12bとの間には燃料電池のアノードから排出
される水素ガスのような運転用燃料ガスが供給され、こ
のガスは導管11a。
7c and 7d, and is ejected from these nozzles in the direction in which the burners are connected. An operating fuel gas, such as hydrogen gas discharged from the anode of the fuel cell, is supplied between the innermost conduit 12c and the middle conduit 12b, and this gas is supplied to the conduit 11a.

11b、llc、lidを介してノズル8a。Nozzle 8a via 11b, llc, lid.

8b、8c、8dに供給されこれらのノズルからバーナ
の半径方向に噴出される。また中間の管12bと最も外
側の管12aとの間には燃焼用空気が供給され、この空
気はバーナ4のハウジング4b内に放出され、開口9a
、9b、9c、9dから接線方向に外部に噴出される。
8b, 8c, and 8d, and is ejected from these nozzles in the radial direction of the burner. Combustion air is also supplied between the middle tube 12b and the outermost tube 12a, and this air is discharged into the housing 4b of the burner 4 and is fed into the opening 9a.
, 9b, 9c, and 9d to the outside in a tangential direction.

一方、バーナ4の上部空間には上述した三重構造の導管
12の周囲を取り囲むようにセラミック性の円筒13が
バーナのハウジング4bの上部に設けられたフランジ4
a上に載るように設けられていて、この円筒13と最も
外側の管12aとの間にやはり円筒状の筒壁14の途中
まで設けられている。
On the other hand, in the upper space of the burner 4, a ceramic cylinder 13 is attached to a flange 4 provided at the upper part of the burner housing 4b so as to surround the triple-structure conduit 12 described above.
The tube wall 14, which is also cylindrical, is provided halfway between the cylinder 13 and the outermost tube 12a.

次に上記構造の改質器による改質ガスの生成を燃料電池
の運転と関連して説明する。
Next, the generation of reformed gas by the reformer having the above structure will be explained in relation to the operation of the fuel cell.

燃料電池起動時には導管12の最も内側の管12cに起
動用燃料ガスとしてたとえば天然ガスを供給するととも
に中間の管12bと最も外側の管12aとの間に燃焼用
空気を供給する。その結果、天然ガスは導管10a〜1
0dを通ってノズル7a〜7dから噴出される。
When starting up the fuel cell, for example, natural gas is supplied as a starting fuel gas to the innermost tube 12c of the conduit 12, and combustion air is supplied between the intermediate tube 12b and the outermost tube 12a. As a result, natural gas flows through conduits 10a-1
0d and is ejected from nozzles 7a to 7d.

一方、燃焼用空気はその周囲の開口9a〜9dから噴出
されるので、着火することによりノズル7a〜7dの先
端で天然ガスが燃焼して火炎が形成される。ノズル7a
〜7dは円筒形ハウジング4bの円周上で接線方向に向
けられているので、火炎の向きも接線方向になるが、バ
ーナ4の周囲には第3図に一点鎖線で示すように、反応
管3bがバーナ4を取り囲むように配置されているので
、ノズル7a〜7dから噴出される燃焼ガスは反応管3
bの下部内壁に当って内壁に沿って流れることになり、
バーナ4の周囲に第3図に矢印で示す右周りの旋回熱流
が形成される。
On the other hand, since the combustion air is ejected from the surrounding openings 9a to 9d, when ignited, the natural gas is combusted at the tips of the nozzles 7a to 7d to form a flame. Nozzle 7a
~7d are oriented in a tangential direction on the circumference of the cylindrical housing 4b, so the direction of the flame is also tangential. 3b is arranged to surround the burner 4, the combustion gas ejected from the nozzles 7a to 7d flows through the reaction tube 3.
It hits the lower inner wall of b and flows along the inner wall,
A clockwise swirling heat flow is formed around the burner 4 as shown by the arrow in FIG.

燃焼ガスは反応管3bの内壁に沿って旋回しながら上昇
していき、この間にも改質触媒5に熱を与えていく。燃
焼ガスは改質器上部で円筒13の上部の水平つば13a
に当って今度は逆向き(下向き)に流れ、下端近くまで
くると隔壁6で今度は上向きに向きを変えて上昇し、矢
印方向に流れる。その先では、燃焼ガスは筒壁14とセ
ラミック円筒13との間隙を下向きに流れ、バーナ4の
 O 近くで今度は筒壁14と導管12の最外管12aとの間
隙を上向きに流れて改質器の外に排出される。
The combustion gas rises while swirling along the inner wall of the reaction tube 3b, and during this time it also gives heat to the reforming catalyst 5. The combustion gas is passed through the horizontal brim 13a at the top of the cylinder 13 at the top of the reformer.
When the water hits this, it flows in the opposite direction (downward), and when it reaches the bottom end, it changes its direction upward at the partition wall 6, rises, and flows in the direction of the arrow. Beyond that, the combustion gas flows downward through the gap between the cylinder wall 14 and the ceramic cylinder 13, and near the O of the burner 4, it now flows upward through the gap between the cylinder wall 14 and the outermost tube 12a of the conduit 12, and is reformed. It is discharged outside the container.

予熱管3aに原料ガスである天然ガスと水蒸気との混合
ガスを送り込むと、混合ガスは予熱管3aを通過する間
に燃焼ガスにより予熱されて反応管3bに入る。反応管
3b内に充填されている改質触媒5はバーナ4からの燃
焼ガスにより加熱されるので、反応管3bに入った混合
ガスは反応管3bを通過する間に改質触媒5により改質
され、水素リッチな改質ガスとなって反応管3b上方の
出口から出て燃料電池(図示せず)に送られる。
When a mixed gas of natural gas and steam, which is a raw material gas, is fed into the preheating tube 3a, the mixed gas is preheated by combustion gas while passing through the preheating tube 3a, and enters the reaction tube 3b. Since the reforming catalyst 5 filled in the reaction tube 3b is heated by the combustion gas from the burner 4, the mixed gas entering the reaction tube 3b is reformed by the reforming catalyst 5 while passing through the reaction tube 3b. The hydrogen-rich reformed gas is output from the outlet above the reaction tube 3b and sent to a fuel cell (not shown).

この場合、バーナ4により形成される高温の燃焼ガスの
旋回流はまず反応管3bの下部に当り、ここに多量の熱
を与えるので、この反応管3bの下部から反応管3bに
入る混合ガスはこの部分で充分な熱を吸収した触媒の作
用を受けて改質される。さらに、燃焼ガスは旋回しなが
ら反応管3bに沿って上昇するが、この間反応管3b内
を上向きに流れる混合ガスと平行して流れ、下向きに流
れを変えてからは予熱管3aを流れる混合ガスと対向流
をなすので、効率のよい熱伝達かできる。
In this case, the swirling flow of high-temperature combustion gas formed by the burner 4 first hits the lower part of the reaction tube 3b and gives a large amount of heat there, so that the mixed gas entering the reaction tube 3b from the lower part of the reaction tube 3b In this part, the gas is reformed by the action of the catalyst that has absorbed sufficient heat. Furthermore, the combustion gas rises along the reaction tube 3b while swirling, but during this time it flows in parallel with the mixed gas flowing upward in the reaction tube 3b, and after changing its flow downward, the mixed gas flows through the preheating tube 3a. This creates a countercurrent flow, allowing for efficient heat transfer.

一方、燃焼ガスはバーナ4の上方で筒壁14の内部を導
管12の最外管12aと中間の管12bとの間を下向き
に流れる燃焼用空気と逆向きに上昇するので、この間燃
焼用空気を予熱する。
On the other hand, the combustion gas rises above the burner 4 inside the cylindrical wall 14 in the opposite direction to the combustion air flowing downward between the outermost pipe 12a and the middle pipe 12b of the conduit 12. Preheat.

こうして起動された改質器から得られる水素リッチな改
質ガスは燃料電池に供給され燃料電池での発電に使われ
る。
Hydrogen-rich reformed gas obtained from the reformer started in this way is supplied to the fuel cell and used for power generation by the fuel cell.

起動後所定時間経過したとき、燃料電池から排出される
水素を運転用燃料ガスとして導管12の最も内側の管1
2cと中間の管12との間に供給するとともに、それま
で最も内側の管12cに供給していた天然ガスを止める
。その結果、供給された水素は導管11a〜lidを通
ってノズル8a〜8dから噴出され、すでに開口9a〜
9dから噴出されている燃焼用空気と一緒になってその
とき形成されている旋回熱流により着火されて燃焼し始
め、燃焼用空気がバーナ4の接線方向に噴出しているこ
とからそれまで同様旋回熱流が形成されて改質作用が接
続して行われる。
When a predetermined period of time has elapsed after startup, the innermost pipe 1 of the conduits 12 uses hydrogen discharged from the fuel cell as an operating fuel gas.
2c and the middle pipe 12, and also stops the natural gas that had been supplied to the innermost pipe 12c. As a result, the supplied hydrogen is ejected from the nozzles 8a-8d through the conduits 11a-lid, and has already been ejected from the openings 9a-8d.
Together with the combustion air being blown out from 9d, it is ignited and starts to burn due to the swirling heat flow that is being formed at that time, and since the combustion air is blown out in the tangential direction of the burner 4, the swirling continues as before. A heat flow is formed and a reforming action takes place in conjunction.

上記実施例においては、改質器の下部にバーナを配置し
、バーナの上方に形成されるスペースに燃焼用空気の予
熱管を設けたが、バーナな改質器の上部に配置し、バー
ナの下方に形成されるスペースを燃焼用空気の予熱に用
いてもよい。またバーナの上方または下方に形成される
スペースは他の気体たとえば原料ガスと混合する水蒸気
の予熱に用いてもよいし、その他の用途に供してもよい
。また、バーナへの燃料ガスおよび燃焼用空気の供給は
実施例のように軸方向に限らない。
In the above embodiment, the burner was placed at the bottom of the reformer, and the preheating tube for combustion air was provided in the space formed above the burner. The space formed below may be used for preheating the combustion air. Further, the space formed above or below the burner may be used for preheating steam to be mixed with other gases, such as raw material gas, or may be used for other purposes. Further, the supply of fuel gas and combustion air to the burner is not limited to the axial direction as in the embodiment.

さらに、上記実施例では、原料ガスと水蒸気との混合ガ
スと燃焼ガスとの流れの向きは、反応管内部についてみ
ると並行、予熱管内部についてみると逆行となっており
、このようにすることが高い熱効率を得る上で好ましい
が、本発明において不可欠なことではない。
Furthermore, in the above embodiment, the flow directions of the mixed gas of raw material gas and steam and the combustion gas are parallel when viewed inside the reaction tube, and are reversed when viewed inside the preheating tube. Although this is preferable in order to obtain high thermal efficiency, it is not essential in the present invention.

また、本発明による改質器は燃料電池のコンポーネント
として用いられるばかりでなく、他の用途にも好適であ
ることはいうまでもない。
Furthermore, it goes without saying that the reformer according to the present invention is suitable not only for use as a component of a fuel cell, but also for other uses.

(発明の効果′) 以上説明したように、本発明においては、改質触媒を充
填した円環状の反応管を改質器内部に配置し、前記反応
管の内側で且つ反応管の軸方向上端または下端近くに、
複数の燃料噴出用ノズルが円周上等間隔に配置され且つ
各ノズルが円周の接線方向に向けられたバーナを配置し
、前記反応管には前記バーナを配置した端部の側から改
質すべきガスを供給し、バーナの燃焼時にノズルから噴
出される燃焼ガスにより前記反応管の内側に沿って旋回
する熱流が形成されるように構成したので、改質器の中
央部にスペースができて、このスペースを改質に必要な
気体の予熱などに利用できる。また、燃焼ガスにより反
応管の改質すべき混合ガス入口部に多量の熱量が与えら
れるので、熱効率の高い改質が実現)できる。さらに、
燃料電池とともに用いた場合はその起動時と運転時との
ように異なる燃料を用いる型式の改質器としてはバーナ
のノズル構造が簡潔になるため、バーナ全体の構造がコ
ンパクトになり、改質器の小型化に貢献する。
(Effects of the Invention') As explained above, in the present invention, an annular reaction tube filled with a reforming catalyst is arranged inside the reformer, and the reaction tube is placed inside the reaction tube and at the upper end in the axial direction of the reaction tube. or near the bottom edge,
A burner is arranged in which a plurality of fuel injection nozzles are arranged at equal intervals on the circumference and each nozzle is oriented in the tangential direction of the circumference, and the reaction tube is heated from the end side where the burner is arranged. The structure is configured so that a heat flow swirling along the inside of the reaction tube is formed by the combustion gas ejected from the nozzle during combustion in the burner, so a space is created in the center of the reformer. This space can be used for preheating the gas required for reforming. Furthermore, since the combustion gas provides a large amount of heat to the inlet of the mixed gas to be reformed in the reaction tube, reforming with high thermal efficiency can be achieved. moreover,
When used with a fuel cell, the nozzle structure of the burner becomes simple, which makes the overall structure of the burner compact, and the reformer uses different fuels during startup and operation. Contributes to downsizing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による改質器の一実施例の断面図、第2
図は本発明による改質器に用いられるバーナの斜視図、
第3図は第1図の■−m線から見たバーナの底面図であ
る。 l・・・断熱容器、3a・・・予熱管、3b・・・反応
管、4・・・バーナ、4a・・・フランジ、4 b−・
・ハウジング、5−・・改質触媒、7a〜7 d−・・
起動用燃料噴出用バーナ、8a〜8d・・・運転用燃料
噴出用バーナ、9a〜9d−開口、10a 〜10d、
lla〜lld、12−・・導管 特許出願人  東京瓦斯株式会社 代理人  弁理士  鈴 木 弘 男
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a reformer according to the present invention, and FIG.
The figure is a perspective view of a burner used in a reformer according to the present invention;
FIG. 3 is a bottom view of the burner as seen from line 1--m in FIG. 1. l...insulation container, 3a...preheating tube, 3b...reaction tube, 4...burner, 4a...flange, 4 b-...
-Housing, 5-...Reforming catalyst, 7a-7d-...
Starting fuel injection burner, 8a to 8d... Operating fuel injection burner, 9a to 9d-opening, 10a to 10d,
lla~lld, 12-... Conduit patent applicant Tokyo Gas Co., Ltd. Agent Patent attorney Hiroo Suzuki

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)改質触媒を充填した円環状の反応管を改質器内部
に配置し、前記反応管の内側で且つ反応管の軸方向上端
または下端近くに、複数の燃料噴出用ノズルが円周上等
間隔に配置され且つ各ノズルが円周の接線方向に向けら
れたバーナを配置し、前記反応管には前記バーナを配置
した端部の側から改質すべきガスを供給し、バーナの燃
焼時にノズルから噴出される燃焼ガスにより前記反応管
の内側に沿って旋回する熱流が形成されるように構成し
たことを特徴とする改質器。
(1) An annular reaction tube filled with a reforming catalyst is arranged inside the reformer, and a plurality of fuel injection nozzles are arranged circumferentially inside the reaction tube and near the axially upper or lower end of the reaction tube. Burners are arranged at regular intervals and each nozzle is oriented in the tangential direction of the circumference, gas to be reformed is supplied to the reaction tube from the end side where the burners are arranged, and the burner combustion 1. A reformer characterized in that the combustion gas ejected from the nozzle forms a heat flow that swirls along the inside of the reaction tube.
(2)前記バーナの隣接する2つの燃料噴出用ノズルと
の間に異なる燃料を噴出するノズルを設けた請求項1に
記載の改質器。
(2) The reformer according to claim 1, further comprising a nozzle for ejecting different fuels between two adjacent fuel ejecting nozzles of the burner.
(3)前記反応管の内側で前記バーナの上方または下方
に形成されるスペースに燃焼用空気または改質用水蒸気
を加熱する予熱管が配置された請求項1または2に記載
の改質器。(4)前記反応管の内側では前記バーナから
噴出される燃焼ガスが反応管内を流れる改質ガスと並行
して流れ、前記反応管の外側では燃焼ガスが改質ガスと
逆向きに流れるように改質ガスおよび燃焼ガスの流路が
形成された請求項1、2または3に記載の改質器。
(3) The reformer according to claim 1 or 2, wherein a preheating tube for heating combustion air or reforming steam is disposed in a space formed above or below the burner inside the reaction tube. (4) Inside the reaction tube, the combustion gas ejected from the burner flows in parallel with the reformed gas flowing inside the reaction tube, and outside the reaction tube, the combustion gas flows in the opposite direction to the reformed gas. 4. The reformer according to claim 1, wherein flow paths for reformed gas and combustion gas are formed.
JP29950188A 1988-11-29 1988-11-29 Reformer Pending JPH02145401A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29950188A JPH02145401A (en) 1988-11-29 1988-11-29 Reformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29950188A JPH02145401A (en) 1988-11-29 1988-11-29 Reformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02145401A true JPH02145401A (en) 1990-06-04

Family

ID=17873397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29950188A Pending JPH02145401A (en) 1988-11-29 1988-11-29 Reformer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02145401A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006232610A (en) * 2005-02-24 2006-09-07 Cosmo Oil Co Ltd Reforming apparatus for producing hydrogen
JP2007070130A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd Hydrogen generating apparatus and power generating system equipped with the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006232610A (en) * 2005-02-24 2006-09-07 Cosmo Oil Co Ltd Reforming apparatus for producing hydrogen
JP2007070130A (en) * 2005-09-05 2007-03-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd Hydrogen generating apparatus and power generating system equipped with the same
JP4640052B2 (en) * 2005-09-05 2011-03-02 富士電機システムズ株式会社 Hydrogen generator and power generation system provided with the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5100950B2 (en) Integrated module for solid oxide fuel cell system
JP3830854B2 (en) Compact steam reformer
US20020071790A1 (en) Integrated reactor
US20020110711A1 (en) Method and device for starting a reacator in a gas-generating system
AU2001272281A1 (en) Integrated module for solid oxide fuel cell systems
US7517372B2 (en) Integrated fuel processor subsystem with quasi-autothermal reforming
JP2008513326A (en) Method for catalytic partial oxidation of liquid hydrocarbonaceous fuel
WO1996036680A1 (en) Underoxidized burner utilizing improved injectors
JP2001201019A (en) Combustion device for fuel cell system and hydrogen generating device using the same
JPH02145401A (en) Reformer
JPH04206362A (en) High-temperature type fuel cell system power generating device
Budzianowski Role of catalytic technologies in combustion of gaseous fuels
KR100429602B1 (en) Fuel Reformer for Fuel Cell
JP4622066B2 (en) Hydrogen generator
JP4128803B2 (en) Fuel cell system
JPH0335241B2 (en)
KR20210053536A (en) Superheated steam generator
JP2004067916A (en) Gasifying furnace and method for generating combustible gas
JP2003074804A (en) Combustion device
JPH1047081A (en) Gas turbine combustion device, fuel feed method, and gas turbine device
JP2002029705A (en) Reforming device
RU2197054C1 (en) Thermoelectric generator (versions)
CN108105801A (en) A kind of soft combustion method of new catalysis
KR100998918B1 (en) Apparatus and method for reforming
CA2414129C (en) Integrated module for solid oxide fuel cell systems